- •1.1. Разновидности фnотационных процессов
- •IiоJiьзуется в настоящее время в разработанном в ссср
- •1.4. Гнетерезне емаlfивания
- •6Н и оттекания 6о (см. Рис.2.9, а).
- •Vn должна быть больше сил инерции Fi, противодействующих
- •1Юму распространению пенной сепарации в настоящее время
- •3.10. Усnови• фnотации тонких частиц
- •Часть 11
- •Состо•ние фnотвционных реаrентов
- •6.1. Вnияние изоморфизма и эnектрофизических свойств минераnов на состояние их nоверхности
- •7 .1. Вnияние дnины аnоnярноА цепи собиратеnя
- •Iюсти приводит не только к увеличению показатеJ1я ф.Lотируе
- •7 .5. Катионнwе со&иратеnи
- •9,5, Су.1ьфидные минералы при рН 9,5-10,5, окисленные цин
- •Iюсти является основным фактором, определяющим адсорбцию
- •7.8. Роnь форм адсорбции собиратеnеА nри фnотации
- •8.2. Активиру10щее деiствие реаrентов
- •8.3. Активирующее действие реаrентов nутем хемосорбции ионов на поверхности
- •8.4. Активирующее де14ствне реаrентов
- •9.6. Депрессиру10щее деАствие coneA щеnочных,
- •9.9. Деnрессмру10щее действме феррм- м ферроцманмдов
- •I Iаибо-.Льшая депрессирующая способность осадков наб.1ю
- •1 :2 ·(Режим Шеридана-Гризвольда). Эта смесь при обычных значениях рН пульпы 7,5-9, создаваемых содой; сильно де
- •2,5 Кг/т ко-1лективного концентрата. Расход цинкового купо роса изменяется от 50 до 1500 г/т руды.
- •9.1 F. Деnрессмру10щее действие суnьфокснднwх
- •10.2. Удаnение нз жидкой фазы пуnьпы нежеnатеnьных ионов
- •90°, То должна иметь место
- •4, 7 И 10. По своему назначению реагенты оп являются эмуль гаторами нснообразователей и собирате.1ей. Их добавка (20-40 г/т) уменьшает расход собирателя, понижает устойчивость
- •Часть 111
- •Основные характеристики вещественного состава
- •11.1. Содерисанне ценных компонентов
- •11.1. Мннераnьный состав
- •Iюльно легко, то отделение его от халькозина требуст особых условий.
- •0.3. Вnмянме rенеэмса руд
- •12.4. Вторичные изменения минераnов
- •13.2. Стадиальность схем фnотацнонноrо обоrащення
- •1. Выделение после относительно грубого измельчения в I
- •2. Нессдективная коагуляция шламистых частиц полезного
- •13.9). Другим примерам является переработка окисленных и
- •Iюсть их флотации реализуется плохо. Эффективная флотация минералов достигается tojiьko после подачи аполярнЫх собира
- •11Ыхмйнералов. Повышению качества коллективного концент
- •Iюiji!q{ руд на ряде фабрик самостоятельный пиритный концент-
- •14.4. Фnотаци• окисnенных и смешанных руд
- •43 % Цинка, определяется возможностью механического разде
- •0,6 Кг/т), с последовательной подачей жидкого стекJiа с моду
- •3 %) . Извлечение флюорита в концентрат в зависимости от со става руд колеблется от 78 до 91 %. Вместе с флюоритом перс
- •14.6. Фnотацмя окмсnов метаnnов
- •60 % Олова при извлечении 60-75 %. Метод пока не нашел
- •14.7. Фnотаци• сиnикатов
- •1. Удаление минеральных примесей, из которых наиболее часто встречаются биотит, мусковит, сериц1Jт, ильменит, окислы
- •14.9. Ионная фnот1щия
- •1 Долл. Если уран присутствует в растворе в виде урани.1а
- •Применеине доцолпительной подачи эмульсии аполярных органических соединений при флотации различных руд сульф гидрильными, оксигидрильными и катионными собирателями.
- •3. Применеине э.1ектрохимичсской обработки растворов со бирателей. При катодной ию1 анодной э.1ектрнчсской обработке
- •1. Создание условий, обеспечивающих интенсивное образо
- •1 М3 объема пульпы) и слабая зависимость времени флотации
- •Фпотационные MiiiWnhы с изменяемым давпением
- •15.9. Эnектрофnотационные маwины
- •15.10. Основные факторы, вnИ810щИе на 3ффективност .. Работы фnотационных маwин nри neннolii фnотации
- •15.1.1. Выбор фnотецнонных маwнн
- •16. Организация ра&отьi флотационного
- •16.1. Распределеине операцнй фnотацнн no фnотацноннwм маwннам
- •7 Через клинаременную передачу 6. Образующаяся под механи
- •Оборудование и эксплуатация
- •16.4. Кондиционироаание ионноrо состава
- •16.6. Контроль н реrуnирование фnотационноrо процесса
- •I7. Основные технологические
- •1 Т годовой производительности по руде. Для других условий
10.2. Удаnение нз жидкой фазы пуnьпы нежеnатеnьных ионов
Характер нежелательных ионов определяется применяемым
. процессом флотации, а концентрация их в пульпе- качеством
воды и растворимостью минералов, присутствующих в руде.
К нежелательным ионам, в первую очередь, относятся ионы,
уменьшающие концентрацию собирателя в пульпе, депресси рующие флотируемые минералы и активирующие флотацию дс
прессируемых минералов.
Ионы, уменьшающие концентрацию собирателя в пульпе.
Если в качестве собирателя используются, например, карбоно
вые кислоты, то к нежелательным ионам относятся соли щелоч
ноземельных и тяжелых металлов, образующих с собирателем
осадки труднорастворимых соединений (мыл) и уменьшающих
тем самым его концентрацию в пульпе. Подача таких регуля торов среды, как сода или фосфатные соединения, позво.т1яет связать нежелательные ионы и перевести их в осадок. Необхо димая концентрация карбонатных или фосфатных соединений при этом определяется концентрацией ионов собирателя [An-]
и водорода [Н+].
188
Так, при нейтрализации солей кальция содой или фосфатом
необходимо предотвратить протекание реакп.ии
Ca2++2An-~CaAn2, |
|
(10.1) |
что возможно при условии |
|
|
или |
|
(10.2) |
где К' и Кпр -соответственно константа |
равновесия |
реакции |
(10.1) и произведение растворимости CaAn2. |
|
|
Если для осаждения солей ка.r1ьция |
используют |
соду, то |
[Са2+] определяется условиями равновесия их с осадком СаСОз.
На основании ранее проведеиного расчета ионно-молекулярного
состава раствора в области существования МеСО3 (см.
разд. 5.2) поJiучаем
Са2+] = к25 (К4Кь+Къ +] + [н+]2), |
(10. 3) |
к4кsсg |
|
где K2s- произведение растворимости СаСОз; К4 и Ks- вто
рая и первая константы диссоциации Н2СО3, Ссо- суммарная
концентрации СОз2 -, НСО:1 и Н2СОз. ИсПОJ1ЬЗуя выражею1я
( 10.2) и ( 10.3), ПОJ1учаем
С~~ ;siA;-12 |
(К4Къ+Кь [н+] +[H+l2). |
|
|
(10.4) |
||||
4 5 пр |
|
|
|
|
|
|
|
|
В присутствии фосфатов [Са2+] опреДеляется усJювиями рав |
||||||||
новесия их с осадком фосфата кальция Саз (РО4) 2: |
|
|
|
|
|
|||
Са3 (РО4)2 ~ 3Са2 +-7· ?POl-; |
|
|
|
|
|
|
|
|
К26 = [Са2 +)3 • [POJ-)2 или |
|
|
|
|
|
|
|
|
Используя выражения ( 10.2) |
и |
(5.15) для [РО3-4], |
получаем |
|||||
26 |
6 |
|
[н+]+ Ks [н+J |
2 |
+ [н+J3) |
2 |
, |
|
Сь ~ _к::.::..._"_[л_n_-l_, -(KoK7Ks + K7Ks |
|
|
||||||
к2к2к2кз |
, |
. |
|
|
|
|
|
|
6 7 8 |
пр |
|
|
|
|
(10.5) |
||
|
|
|
|
|
|
|||
где СР0 - суммарная концентрация РО3-4, НРО2-4, Н2РО-4 и НзРО4; к26- произве.LJ.ение растворимости Саз(Р04)2; кб. К7. Кв- третья, вторая и первая константы диссоциан.ии НзРО4.
Уравнения ( 10.4) и ( 10.5) могут быть использованы в каче
-стве задания функциональным блокам систем регулирования
расхода соды или фосфата при кондиционировании промышлен
ных, оборqтных вод ИJlИ жидкой фазы ф:ютационной пуJlЫIЫ
при испоJiьзовании оксигидриJiьных собиратеJ1ей.
189
Ионы, депрессирующие флотируе.мые .минералы. К таким ионам относятся, например, сульфидные ионы, избыточная кон центрация которых наблюдается в пульпе после сульфидизации окисленных цинковых минералов перед их флотацией и после осуществления десорбции собирателя с поверхности минералов коллективного концентрата перед его разделением. Нейтрали
зация депрессируJОщего 'действия избытка ионов серы достига
ется добавками солей тяжелых металлов, используемых в дан-
ном случае в качестве регуляторов среды. ·
Оптимальное значение остаточной [S2-] после нейтраJIИза
ции определяетGЯ прирадой флотируемого в последующей опе рации минерала, концентрацией собирателя и значением рН
пульпы. Если, например, флотируются сульфиды свинца, то значение [S2-] может быть рассчитано на основании уравнения
(9.7) |
по формуЛе |
|
· [s2- ] |
"..",..& [кх-]2; |
(10.6' |
|
к] |
|
если же флотируются сульфиды железа или меди, то [52-J |
||
можно рассчитать по формуле |
|
|
lg [S2~] = { -Ig К - ·lg [Меон+].} [Кх-] + 1g [Кх-] + рН, |
(10. 7) |
|
полученной на основании уравнения (9.9).
Уравнения (10.6) и ( 10.7) после подстановки соответствую
щих значений lg К и lg [МеОН+] [Кх-] также могут быть ис
пользованы в качестве задания системам автоматического регу
лирования р·асхода реагентов-регулЯторов, нейтрализующих из
быточную концентрацию S2- попов в пульпе при десорбции собирателя с поверхности коллективного концентрата.
Ионы, активирующие флотацию депрессируе.мых .минералов. Например, ионы меди нежелательны при свинцовой флотации
свивцово-цинковых руд, так как они активируют сфалерит. Д.1я связывания их применяют цианиды или в небольшом количе
стве сернистый натрий. Для нейтрализации активирующего дей
ствия солей щелочноземельных металлов на минералы пустой породы при флотации с оксигидрильными собирателями при
меняют соду, фосфатные соединения, жидкое стекло.
На основании данных, приведеиных на рис. 8.1, .б, предот
вращение флотации одного из главных силикатных минера Jюв- кварца обеспечивается, если адсорбция солей кальция
на его поверхности не превышает 20 % условного монослоя, что |
|||||
при значении |
г . |
|
02 |
= -0,6 |
соответствует зна- |
lg -- =lg |
' |
||||
|
f-Г |
|
1-0,2 |
|
|
чению lg [СаОН+] =5,56 |
(см. рис. 8.1, а) |
|
|||
[Н+] |
|
|
|
|
|
или |
|
|
|
|
|
lg [СаОН+] = 5,56-рН." |
|
|
|
(10-.8) |
|
Если для осаждения солей кальция применяют, например, соду, то концентрация кальцийсодержащих ионов определяется
190
условиями равновесия их с осадком карбоната кальция. Вос
пользовавшись полученной ранее (см. разд. 5.2) при расчете ионно-молекулярного состава раствора в области существова
ния МеСОз формулой для концентрации ионов МеОН+ в рас
сматриваемых условиях, найдем, путем подстановки данного
выражения для [СаОН+] в уравнение ( 10.8), зависимость между
суммарной концентрацией С0с карбонатных компонентов СОз2-,
НСО-з, Н2СОз и концентрацией водородных ионов в пу.чьпе:
lg[ К25Кw(К4К5 +К5 [н+] + [н+]2) ]=Б,Бб-рН
К4К5К22С~ [н+]
или
1. с:;= [1 |
K2sKw |
- 5 56] |
1 |
к4кs + Ks [н+]+ [н+)2 |
...:... 2 рН. |
g 0 |
g Ku |
' |
+ g |
K4Ks |
' |
Аналогичным образом можно получить зависимость· между
суммарной концентрацией С0Р ионов РО43-, НР042-, Н2РО4-,
Н3Р04 и концентрацией водородных ионов для случая осажде
ния солей кальция фосфатами [3].
Предотвращение активации сульфидов цинка ионами меди
при подаче сернистого натрия основано на образовании трудно растворимого сульфида меди CuS. При этом соотношение
между концентрациями ионов меди [Cu2+] и сульфидных ионов [S2-] контролируется выражением для константы равновесия
реакции:
CuS ~ Cu2+ -t- S2-_; |
|
tg [s2- ] = Ig K21-Ig [Cu2+], |
(10. 9) |
Активация сфалерита не наблюдается, если [Cu2+] в пу.11ьпе
меньше необходимой, описываемой уравнением (8.7), т. е.
lg[Cu2+] ~+0,7--2рН. |
(10.10) |
Подставляя выражение для [Cu2+] из уравнения |
(10.10) |
в уравнение ( 10.9), получаем расчетное уравнение минималь ной необходимой [S 2 ··], предотвращающей активацию сульфидов
цинка ионами меди:
lg [s2-) ;;;;.lgK27-0,7+2pH.
Достоверность этого уравнения подтверждена в промышлен ных условиях [l, 2].
Реrуnирование окисnитеnьно-восстановитеnьноrо
11отенциаnа пуnьпы
Окис.чительно-восстановитеJ1ьный Еh-потенциал пульпы мо
жет оказать значительное влияние на состояние поверхности
минералов, на скорость протекания-реакций окисления-восста-
191
8,Е- Рис. ' 1О. f. Вли'яние окислительпо
восстановительного потенциала Eh
или концентрации кислорода
·в пульпе [02J на краевой угол сма
чивания е или извлечение s су"~ь
фидов при флотации
Eh, [Dz}
повJiеiiИЯ (например, в системе ксантоrенат- днксантогенид)
поверхности сульфидных минералов, на соотношение окисJiсн
ных и восстановленных форм реагента в объеме пульпы. Еh-по тенциал пу.1ьпы можно регулировать подачей окислителей (на
пример, перекием водорода, перманганата и др.) или восстано
вителей (сульфита, тиосульфата и др.), электрохимической
обработкой пульпы или ее аэрацией.
К:оличественная зависимость :\1ежду rидрофобностью или из
в.1ечением сульфидов при фJ1отации и значение:\-! Еh-потенциала
пуJIЬПЫ, регулируемого продолжительностью аэрации и измене
нием концентрации кислорода в пульпе (рис. 10.1), показывает, что при флотации существует оптимальная концентрация кис
JlОрода в пульпе и оптимальные значения Еh-потенциа.1а. Различные сульфиды по-разному взаимодействуют с кисло
родом. Например, пирит и, особенно, hирротин взаимодей
ствуют быстро, а халькопирит и другие сульфиды медленнее.
Поэтому при большом содержании пирратина в руде, он погло
щает кислород в первую очередь, а другие минералы из-за не
достатка кнс.1орода окисляются медленно и флотация их может идти вяло. ДопоJiнителы1ая аэрация в таких случаях оказыва ется весьма полезной. Так, осуществление операции накислоро живания пульпы перед цинковой флотацией на Зырянавекой
обогатитеJ1ьной фабрике позволило повысить скорость флота ции и извлечение цинка в концентрат. На других фабриках ока
зывается полезным, наоборот, подогрев nульпы, прИводящий
уменьшению концентрации кислорода в пульпе и возраста
нию отрицательных значений Еh-потенциала.
Реrуnирование процессов дисперrации
коаrуn•ции wnамов
Во флотационных пульпах часто набJiюдается коагуляция
топких шламов и их налипанис на более крупные частицы. На липание как гидрофильных, так и гидрофобных шламов приво
дит к депрессии флотации крупных частиц. Гидрофильные ча стицы предотвращают разрыв гидратной прослойки между ча
стицей и пузырьком, а гидрофобные, закрепляясь на нузырьке.
192
отрываются при подъеме пузырька от крупных частиц, остав
ляя их в пульпе (см. рис. 3.15, б).
Коагуляция тонких частиц в большинстве случаев является
неселективной. При этом слипаются шламистые частицы раз личных минералов, приводя к образованию искусственных сро стков и нарушению селективной флотации тонких частиц.
Для предупреждения неселективной коагуляции и налипа
ния тонких частиц на крупные применяют реагенты, получив
шие название диспергаторов. В качестве диспергаторов обычно применяются жидкое стекло, фосфаты, крахмал, сернистый нат
рий и некоторые другие реагенты.
настоящему времени имеются примеры се Тiективной
коагуляции ошламованных минералов, когда слипаются только
частицы одного и того же минерала. Такая коагуляция, дости
гаемая с помощью соответствующих, в большинстве случаев
органических реагентов позволяет новысить извлечение тонких
частиц в одноименные концентраты.
ПЕНООБРАЗОВАТЕЛИ И МЕХАНИЗМ ИХ ДЕйСТВИЯ
Большая новерхность раздела газ- жидкость воздушных
пузырьков, на которой происходит закрепление минеральных частиц, и необходимая прочность мннсрализовашюй пены на поверхности пу.1ьпы обеспечиваются при флотации с примене
нием пенообразователей (вспенивателей).
11.1. Строение и физико-химические свойства пенообразоватеnей
качестве реагентов-пенообразоватслей наиболее широко
применяются гетераполярные поверхностно-активные вещества,
содержащие полярную (водоактивную) и неполярную (воздуш ноактивную) части. Вещества такого типа способны адсорбиро
ваться на границе раздела вода- воздух, ориентируясь поляр
ной группой к воде, а неполярной к воздушной фазе.
Полярные группы пенообразователей могут быть |
н е и о н и |
|||
з и р у ю щи е с я или |
слабоионизирующиеся, |
такие, как -ОН, |
||
=С= О, -СН =О; ионизирующиеся а н и о н н ы е, например |
||||
о |
о |
|
о |
|
/ |
/ |
|
/ |
|
-с -он, -о-s-он |
-s-он |
|
||
|
'\- |
' |
'\- |
|
|
о |
|
0 |
|
и ионизирующиеся |
к а т и о н н ы е - |
NH 2 , |
= N. |
Аполярная |
часть молекулы может быть представ.1ена алкильным или
арильным радикалом. Молекулы |
пенообразователей содержат |
7 Заказ .N'• !957 |
193 |
обычно один углеводородный радикал и одну или небольшое
число полярных групп.
Адсорбция пенообразователя сопровождается Itзменением
поверхностной энергии границы раздела вода - воздух. По верхностная активность пенообразователей а=до/дС зависит от
характера полЯрной Группы и строения углеводородного ра
дикала.
Например, при одинаковом радикале карбонавые кислоты об.1адают большей поверхностной активностью, чем спир"I:.ы. Од
нако д.'lя практических нужд лучше пользоваться спиртами
с неионизирующимися полярными группами- ОН, чем карба новыми кислотами, подярная группа которых -СООН может ионизироваться с изменением рН, резко изменяя пенаобразую
щую способность, а также взаимодействовать с поверхностью
многих минералов, изменяя их -ф.lотируемость. Эти недостатки
карбоновых кисдот присущи и другим пенообразоватедям
ионизирующимиен полярными анионными и катионными
группами.
При уведичении д.1ины углеводородной цепи на одну группу
= сн2 поверхностная активность пенообразоватедсй увеличива
ется по правилу Траубе примерно в 3 раза. Причем лучшими пенаобразующими свойствами обладают соединения с нераз
ветвленной углеводородной цеnью. Испо.1ьзуемые на практикс пенообразователи содержат, как правИJlО, от 5 до 12 атомов уг
лерода в цепи, а их растворимость составJ1яет обычно 5--
0,2 г/л. Гетераполярные вещества с меньшим числом атомов
углерода в радикале не применяются l!з-за малой их поверх ностной активности, а ·с большим числом атомов углерода в ра дикале- из-за чрезмерно малой их растворимости.
11.1. Роnь и механизм деliiствия nенообраэоватеnеlii
Действие реагентов-пепообразователей при флотации обус ловлено главным образом адсорбцией их на поверхности раз дела жидкость - газ и в гораздо меньшей степени на границе
раздела жидкость - твердое.
Адсорбция пенообразователей на границе раздела жид кость - газ позволяет изменять коалесцентную способность
воздушных пузырьков и степень их днепериости в пульпе, ско
рость подъема пузырьков, структурно-механические свойства
оболочек воздушных пузырьков и прочность пены. Адсорбция
на границе раздела жидкость- твердое оказывает иногда не желательное влияние на прочность закрепления частиц на пу
зырьках, а также на свойства и характер трехфазных фJlОтаци
онных пен.
У.м.еньшение коалесцентной способности и средней крупно сти пузырьков. Интенсивность процесса флотации определяется
площадью поверхности раздела жидкость - газ, которая при одном и том же количестве воздуха увеличивается с увеличе-
194
нием дисперсности воздушных пузырьков. Однако этот процесс
сопровождается резким увеличением свободной поверхностной
энергии и поэтому аэрированная пульnа яв.1яется пеустойчивой
в термодинамическом отношении. При стшiю-ювении пузырьки коалссцируют, т. с. сливаются в более крупные, общая площадь
поверхности их и свободная энергия системы уменьшаются. По
этой причине чистые жидкости не могут образовывать устойчи
вую пену.
В присутствии пснообразователя проi(ССС коалесценции рсзко замедляется, так как в резуJiьтате адсорбции на поверх
ности раздела жидкость- газ пенообразователь образует ори
ентированный с"1ой мо.1екул, полярные концы -которых гидра
тируютен диполями воды (см. рис. 2.2, в). Этот гидратиро
ванный с.1ой приводит к повышению механической стойкости оболочек пузырьков и препятствует их слиянию I.JPИ столкнове нии друг с дугом, что позволяет сохранить в пу.'lьпе более мел
кие пузырьки.
Характерная зависимость средней крупности пузырьков воз духа от концентрации пенообразователя в пульпе изображена
па рис. 11.1. ·
Уменьшение скорости подъема пузырьков. В отсутствие пе
нообразователя в пульпе пузырьки не имеют на своей поверх
ности структурно устойчивой гидратной обОJlОЧКП (см. рис. 2.2,
а), поэтому при всп.1ывании в пуJiьпе они легко деформируются и принимают форму, выгодную в гидродинамическом отноше
нии. В результате этого скорость их подъема возрастает. Иначе
обстоит дело с пузырьками воздуха, заключенными в довольно
«жесткую» гидратную обо.1очку и имеющими вс.1едствие этого форму, бJIИзкую к сфернческой. При подъеме такие пузырьки мею,ше деформируются, у них меньше возможностей принять
выгодную в гидродинамическом отношении форму, поэтому ско
рость их подъема гораздо меньше скорости подъема пузырьков
такого же размера в чистой воде. Скорость подъема пузырьков в присутствии пенообразователя близка к теоретической скоро
сти подъема сферического пузырька.
Снижение скорости подъема пузырьков под действием пено
образователей приводит к увеличению содержания воздуха
пуJiьпе и тем самым увеличивает вероятность их столкнове
ния с ми11ера.1ьными частицами.
Повышение прочности пены. Пеной называется концентри
рованю:lя эмульсия газа в жидкости. Если она не содержит
твердых частичек, то ее называют двухфазной, если содержит
трехфазной. В обоих случаях пенообразователь увеличивает
прочность пены.
Причина этого заключается в следующем:
довольно прочная ассоциация молекул воды около поляр
ных групп пенообразователя препятствует стеканию воды из
прослоя h (рис. 11.2) при выходе пузырьков в пенный слой. Чем больше гидратированы полярные группы пенообразователя, тем
7* 195
.Jl
с |
|
|
Рис. 11.1. Влияние концентрации С |
Рис. 11.2. |
Стабилизация пузырька |
пенообразоватсля на средний раз |
молскулами |
пснообразоватсля |
мер D пузырьков в пульпе |
|
|
медленнее стекает вода с поверхности пузырька между адсорб
ционными слоями пенообразователя и тем прочнее и устойчивее
пена;
ассоциация молекул воды полярными группами пенообразо вателя затрудняет испарение жидкости из тонкой прослойки
между пузырьком и атмосферой, тем самым затрудняя даль нейшее ее утоньшение и разрушение пузырька;
адсорбционный слой пенообразователя увеличивает эластич
ность пузырька и его сопротивляемость разрушению при слу
чайных механических воздействиях.
Последнее обусловлено тем, что при внезапном растяжении
пузырька концентрация молекул пенообразователя в зоне рас
тяжения (см. рис. 11.2) уменьшается и вызывает увеличение по
верхностного натяжения и тем самым появление сил, препят
ствующих дальнейшему растяжению поверхности в данном ме
сте. «Прочпость» пузырька автоматически возрастает как раз
в том месте, где возникает опасность разрыва пленки и разру шения пузырька.
Степень эластичности пузырька зависит от характера и кон центрации пенообразователя в пульпе.
Исследованиями установлено, что для пенообразователей,
имеющих одну и ту же полярную группу, радикал является оп
ределяющим в формировании пузырьков максимальной устой
чивости. Например, по данным .С. В. Дудснкова, у реагентов
с полярной группой - ОН, у которых углеводородный радикал
состоит из алифатической цепи нормального строения, |
опти |
мальной является цепь из восьми атомов углерода (рис. |
11.3), |
для реагентов типа фенола - циклический радикал с |
одной |
группой СН3 и для циклогексанолов - радикал с алифатичс
ской цепью, содержащей более трех атомов углерода. С увели
чением или уменьшением радикала эффективность пенаобраза вателей уменьшается и увеличивается значение их минималь
ной концентрации, при которой предотвращается разрушение
(коалесценция) пузырьков (см. рис. 11.3).
196
Рис. 11.3. Зависимость объема V пе
ны в растворе спирта при постоян
ной его концептрации 5 · 10-4 моль/.'!
и минимальной концентрации С
спирта, вызывающей прекращепие
разрушения (коалссцспции) пузырь
ков воздуха от числа n атомов уг
лерода в углеводородной цепи мо
лекулы спирта (по данным [29])
v, l7mн.e.if. |
|
r |
|
t,tо-~моль/л |
|
300 |
|
|
f 1\ |
8 |
|
гsо |
|
с |
s |
||
|
G |
v |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
iv |
|
|
|
|
\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
!50 |
|
\ |
|
|
J |
100 |
|
|
1 |
||
|
J |
' |
[f |
2 |
|
|
|
|
|||
50 |
~ |
1 |
~ |
||
|
|
'с |
|
||
о |
|
|
|
|
о |
3 |
5 |
7 |
|
g -n |
|
При уменьшении радикала это обусловлено чрезмерно· быст
рым выравниванием плотности адсорбционного слоя на поверх
ности пузырьков вследствие увеличения подвижности молекул
пенообразователей, а также неспособиостью их значительно из
менять поверхностное натяжение при адсорбции и десорбции
в связи с уменьшением поверхностной активности пенообразо
вателсй с меньшим размером радикала. Уменьшение стабили
зирующего действия на пену пенообразователей, радикал кото рых больше оптимального, обусловлено уменьшением их раст
воримости, снижением концентрации и подвижности молекул
пенообразователя в пульпе.
Для каждого пенообразоватсля существуст своя оптималь ная концентрация, при которой обеспечивается наиболее эф
фективная стабилизация пены. Значение ее соответствует опти мальной скорости выравнивания плотности адсорбционного
cJJoя в зоН'с растяжения после деформации пузырька. При вы
соких концентрациях ненообразоватсля скорость выравнивания
шюпюсти будет чрезмерно высокой, а «ЭЛастичность» пузырь
ков- очень низкой, поэтому насыщенные. растворы вообще не
ленятся. При очень низких концентрациях пснообразователя не достаточные «эластичность» пузырьков и прочпость пены обус
ловлены тем, что поверхностное натяжение раствора мало от
личается от поверхностного натяжения чистой воды и измене
ние его при растяжении пузырька не может быть значительным.
Кроме того, при малой плотности адсорбционного слоя поляр
ные группы молекул пенообразователя удерживают меньшее
количсст.во молекул воды.
На эффективность действия пенообразователя при всех про
чих равных условиях могут оказать влияние изменения темпе
ратуры и рН пульпы. Изменение температуры вызывает изме
нение растворимости пенообразователя, концентрации и под
вижности его молекул в пульпе, что приводит к изменению
скорости 11ыравнивания плотности адсорбционного слоя на
197
пузырьках и тем самым к изменениям их «эластичности» и проч
ности пены. Изменения рН оказывают влияние на эти же про
цессы вследствие изменения степени диссоциации или дисперс
ности nенообразователей в nу"1ьпе. Наиболее эффективным пу тем стабилизации пенаобразования в практических ус.1овиях,
характеризующихся довольно широким изменением целого ряда
параметров, является nрименение смеси пенообразователей.
Повышение прочности закрепления пузырька на частице. Пе
нообразователи, являясь поверхностно-активными веществами,
закрепляются не только на поверхности раздела жидкость -газ, но и на поверхности разде.1а жидкость - твердое, активно
влияя на гидрофобизацию поверхности и ф.1отируемость мfюгих
минералов. Например, основная масса сульфидных минера.1ов
мо.жет быть сфлотирована одним пенообразовате.1ем без до
бавки собирателя.
Причинами изменения флотируемости минералов под дей
ствием пенообразователя могут быть:
повышение стеnени гидрофобности минеральной nоверхно сти за счет углеводородного радикала адсорбированного пено образователя, полярная группа которого образует с катионами
или атомами nоверхности химические, водородные связи или
удерживается силами дипольнаго взаимодействия; |
· |
образование с собирате"1ем, закрепившимся на поверхности |
|
комплексов, спо~обствующих разрыву гидратной |
прос.'lойки |
между пузырьком и частицей и закреплению минера.1ьных ча
стиц на пузырьках воздуха.;
повышение устойчивости закрепления пузырьков на части
цах не только за счет уменьшения поверхностного натяжения
на поверхности раздела жидкость- газ и капиллярного дав.1е
ния в пузырьках, отрывающего пузырек от частицы, но и мно гократного упрочнения контакта пузырек- частица в присут
ствии молеку.1 пенообразователя по механизму, предлагаемому В. И. Мелик-Гайказяном;
повышение степени дисперности собирателя в пу"1ьпе, улуч шающее его собирательное действие.
Присутствие пенообразователя в растворе практически
всегда способствует увеличению сил прикрепления воздушного пузырька к минеральной поверхности, причем относительное увеличение этих сил зависит от класса применяемого пенооб
разователя, а их абсолютное значение- от типа собиратеJiя.
tt.Э. Стабиnиэация и rаwение пены
фnотиру10щимися частицами
Разрушение слоя флотационной |
пены, представляющей |
собой трехфазную систему, состоящую |
из пузырьков воздуха, |
водных прослоек и твердых частиц, происходит в резу.1ьтате коалесценции пузырьков в ленном слое и разрушения их на
поверхности. Флотирующиеся частицы в зависимости от сте-
.198
пени их гидрофобности могут
как ускорять, так и затруд
нять эти_ процессы.
Например, если краевой
уго.п О на поверхности флоти рующсйся частицы меньше
